中小型水工隧洞設計與施工優化探討

肖桂花

【摘要】摘要隨著社會的發展和人們的需要，傳統的水工隧洞已不能社會的需求。中小型水工隧洞的設計應結合時代的發展和實際需要。據調查，水工隧道根據洞室斷面以及各種因素其大致可分為四種類型。此外，像對于隧洞進出口設計、隧洞設計、水工隧道結構體系的設計、水工結構防水原則等都要遵循一定的原則。另外還要做好輔助部門的工作，“后勤工作”的完善與否和工地施工質量的好壞直接掛鉤。只有將每一步工作都落實到位，對于不足之處進行優化才能提高中小型水工工程的質量和實現快速施工。

【關鍵詞】水工隧洞；設計；施工優化

水工隧洞的設計和施工的優化運用到像我國大型的調水工程，例如像南水北調、引灤如唐、引江濟太等。水工隧洞的設計及施工的優化和我們的生活息息相關。為此筆者查閱相關文獻，寫的此文以期為讀者以及相關工作人員有所幫助。

1、中小型水工隧洞規模及類型劃分

之所以稱之為水工隧洞是由于最大應用于在調水工程，當然水工隧道也可以運用到其他行業。根據運輸距離的不同其規模也不盡相同。例如短型水工隧道、中長型水工隧道以及長型水工隧道等。其類型的劃分又根據隧洞洞室的斷面、跨度的大小等因素分為四類。其四類優缺點不盡相同，但是大致都包含“小”和“長”的特點。為此對于用途和地質的差異其設計要以“三規模、四類型”為依據。

2、隧洞進出口設計應遵循“早進晚出，不刷坡或少刷坡”的原則

隧洞，一般情況下大都是在山間或地下進行作業的工程。所以在對隧洞進出口設計時應結合當地山體地質和周圍的環境綜合分析。筆者認為在設計時應遵循11個字。即早進晚出、不滑坡或少滑坡。在這11個字的基礎上對其進出口進行改造，例如像無洞門設計和簡易洞門設計的方案。另外。值得一提的是，對進出口還要定期的進行檢查、保養，以防有潛在的安全隱患。

3、隧洞結構防水原則應以堵為主！限排為輔

隧洞防水結構原則的建立是綜合地質環境，水文環境考慮的。例如在提出以堵為主、限排為輔的防水原則時是根據隨著工程的不斷推進地表將出現下陷而提出的。傳統的隧洞結構在長時間的運作中，由于運載量的不固定以及水壓的作用，其表面會出現裂痕進而使外水內滲、內水外滲的現象。而“以堵為主、限排為輔”則恰恰彌補了這一缺陷。

4、中小型隧洞主要施工方案優化

筆者認為要想使中小型隧洞施工方案得到優化應從施工支洞的優化、開挖施工機械優化、輔助設施的優化、爆破循環優化等四個環節著手處理。

4.1施工支洞優化

工程隊在進行隧洞工程施工時，為在投資最少的情況下獲取最大的利潤，往往在施工主洞的同時，另外設置支洞。隨著支洞設置的越來越普遍化，其不足之處也愈發明顯。由于工程隊在施工時對支洞設置的多少控制不好。如果支洞設置的太少，其節約了投資的資金，但是，從另一方面講，工程隊的施工工期將大大延長，其各種費用也需要一筆很大的資金，另外，其對主洞的施工和建造都有一定的影響；相反，如果支洞的設置過多，其有利于通風排煙、在設置支洞時，可以跳過一些地面重要建筑物的地基，但是，其成本將大大增加，其施工隊的經濟效益不能達到最大化。在對整個隧洞工程進行優化時，可以對支洞的設置進行優化。而其的優化不是盲目的，而是在勘察地形，考慮地質，綜合效益的基礎上進而設計出合理數量的支洞。

4.2開挖施工機械優化

作為開挖隧洞的工具，其作用十分重大，可以說沒有工具隧洞施工進度就會停滯不前，另外，工具的優劣也會直接影響隧洞工程的好壞。為此，在整個隧洞工程施工的過程中對施工工具進行優化是十分有必要的。通過調查了解到，在隧洞工程施工過程中最常用到的是多臂鉆和手風鉆這兩種工具。但是又由于多臂鉆和風鉆工作效率和體積的大小都不盡相同，所以在進行對主洞和支洞進行施工時應采用不同的工具。例如在對支洞進行作業時，支洞較主洞而言，其面積較小，而且有可能涉及到地面重要建筑物的地基，所以，不適合用像多臂鉆之類工具進行作業，相反，手風鉆的體積較小，在對支洞進行施工時方了工作人員的工作。反之，在對主洞進行施工時，要是使用手風鉆其工作人員的工作效率就大大降低。另外，值得一提的是，有些時候，在對主洞或支洞施工時，也需要兩種工具的兩結合，進而使工作效率最大化。綜上所述，在對施工工具選擇上不能僅僅看其工作效率的高低，也要綜合考慮實際需要。

4.3輔助設施優化

輔助設備在整個隧洞施工中也具有重要的地位。在一定程度上可以保護工作人員的人身安全。像最常見的通風系統、排煙系統，供水系統以及供電系統等。有些中小企業為節約資金，對其輔助功能設施沒有完善。例如，供電系統中，有些老化的電線不能及時更換，一定程度上威脅工作人員的人身安全，另外，老化的電線線損率也大大增加，對環境也有一定的影響。就這一現象，企業的管理層可以定期的對供電系統進行排查，使老化的電線得到及時的更換。對于供排水系統，現階段我國國內在隧洞供排水系統普遍存漏水、開裂、掉塊等問題。面對這一問題，工作人員要及時對其進行補救，同時建立相關部門，對供排水系統實施動態監測。

4.4爆破循環優化

在隧洞建造時，爆破又是一重要環節，它極大地提高工作人員的工作效率。為此，在工程進行爆破時，對其盡可能的優化。例如對爆破參數的進行優化、對爆破循環進行優化。通過對其優化從而達到效益和質量雙豐收。

本期筆者從中小型水工隧洞規模及類型劃分、隧洞進出口設計應遵循“早進晚出，不刷坡或少刷坡”的原則、隧洞結構防水原則應以堵為主、限排為輔三個方面以及優化的四個方面進行闡述。

5、結語

在本文，筆者通過查閱文獻資料，通過總結歸納對中小型隧洞的規模以及類型進行了劃分以及對隧洞入口隧洞結構防水原則的設計等做了詳盡的闡述，除此之外，對施工的優化方案也提出自己的見解。筆者認為只有加強對其不足之處的管理進而對其完善，抓好其中的每一個環節進而才能中小型水工隧洞建設才能做得更好。

參考文獻

[1]徐干成.地下工程支護結構[M].北京：中國水利電力出版社，2001.

[2]SL179 -2002，水工隧洞設計規范[S].北京：中國水利電力出版社， 2003.